關于蛋白質翻譯后修飾與加工蛋白質翻譯后修飾,是指在mRNA被翻譯成蛋白質后,對蛋白質上個別氨基酸殘基進行共價修飾的過程.蛋白質翻譯后修飾在生命體中具有十分重要的作用.人類基因組計劃的完成是20世紀最偉大的科技成果之一。在對人類基因組進行仔細研究后發現,人類基因大約有30000-50000個，這僅僅是線蟲和果蠅染色體基因數的3-5倍.而生命體內復雜生命過程的調控,僅僅靠這樣小數目的基因遠不能滿足需要。因此,蛋白質翻譯后修飾過程尤為重要，它使蛋白質的結構更為復雜,功能更為完善,調節更為精細,作用更為專一。細胞內許多蛋白質的功能,是通過動態的蛋白質翻譯后修飾來調控的;細胞的許多生理功能,例如細胞對外界環境的應答,也是通過動態的蛋白質翻譯后修飾來實現的。人類生命過程的復雜性不單是基因直接表達的結果,正是蛋白質翻譯后修飾,使得一個基因并不只對應一個蛋白質,從而賦予人類生命過程更多的復雜性.第2頁,共128頁，星期六，2024年，5月在真核動物細胞中有20多種蛋白質翻譯后修飾過程，常見的有泛素化、磷酸化與去磷酸化、糖基化與去糖基化、脂基化、甲基化和乙酰化等。第3頁,共128頁，星期六，2024年，5月近年來,隨著人類基因組和蛋白質組學工作的開展,關于蛋白質翻譯后修飾的研究也取得一系列進展.磷酸化涉及細胞信號轉導、神經活動、肌肉收縮以及細胞的增殖、發育和分化等生理病理過程;糖基化在許多生物過程中如免疫保護、病毒的復制、細胞生長、炎癥的產生等起著重要的作用;脂基化對于生物體內的信號轉導過程起著非常關鍵的作用;組蛋白上的甲基化和乙酰化與轉錄調節有關。在體內，各種翻譯后修飾過程不是孤立存在的。

第4頁,共128頁，星期六，2024年，5月原核生物中肽鏈起始合成時，N端為甲酰甲硫氨酸，真核肽鏈合成時N端是甲硫氨酸，但是成熟的蛋白質中N端并無甲酰甲硫氨酸，大多數蛋自質的N端也不是甲硫氨酸。在生物合成過程中新生的肽鏈N端由去甲酞基酶去除甲酰甲硫氨酸殘基的甲酰基，氨肽酶去除N端甲硫氨酸或N端某些氨基酸殘基。一些分泌性蛋白質、激素及酶最初合成的是不具有生物活性的前體，如白蛋白原、胰島素原等。蛋白質前體要經過蛋白酶切割，去除一部分肽段后才具有活性。它可以分為兩種類型：①蛋白質前體在細胞內被加工成有生物活性的蛋白質，然后分泌到胞外；②蛋白質前體被分泌到胞外或消化道，被蛋白酶加工成有生物活性的蛋白質，如前膠原分子活化為膠原分子，胰蛋白酶原激活等。第5頁,共128頁，星期六，2024年，5月第一節蛋白質的糖基化

大多數蛋白質以糖蛋白形式存在,它們包括酶、免疫球蛋白、載體蛋白、激素、毒素、凝集素和結構蛋白,功能涉及細胞識別、信息傳遞、激素調節、受精、發生、發育、分化、神經系統和免疫系統恒態維持等各個方面。而且知道,病菌、病毒的侵染，癌細胞的增殖及轉移,自身免疫疾病等都與細胞表面的糖密切相關。

糖蛋白是蛋白質通過共價鍵與糖類結合的復合物，其中的糖基少則只有一個，多則可達數百個，后者的糖基常常連接成寡糖鏈，又稱為聚糖（glycan）。

第6頁,共128頁，星期六，2024年，5月1，糖肽連接鍵的類型

一條寡糖鏈與蛋白質中氨基酸殘基可通過多種方式共價連接，從而構成糖蛋白的糖肽連接鍵（簡稱糖肽鍵）。參與糖肽共價連接的氨基酸種類較少，常見的是絲氨酸、蘇氨酸、天冬酰胺、羥賴氨酸、羥脯氨酸。

第7頁,共128頁，星期六，2024年，5月O-糖肽鍵連接N-糖肽鍵連接GalNAc乙酰半乳糖胺GlcNAc乙酰葡萄糖胺第8頁,共128頁，星期六，2024年，5月Rolesofoligosaccharidesinrecognitionandadhesionatthecellsurface第9頁,共128頁，星期六，2024年，5月

(2)凝集素的特異結合作用

凝集素是一類廣泛存在于自然界的一大類非免疫來源的蛋白質或糖蛋白，它能與糖專一性地、非共價地可逆結合，并且有凝集血細胞的作用，故稱為凝集素。凝集素可與糖專一性地結合。目前按結合糖的類型，凝集素可分為六類：D-甘露糖或D-葡萄糖；N-乙酰氨基葡萄糖；N-乙酰氨基半乳糖；D-半乳糖；L-巖藻糖；唾液酸。在植物凝集素中，只有麥胚凝集素（WGA）可專一結合唾液酸。第10頁,共128頁，星期六，2024年，5月第11頁,共128頁，星期六，2024年，5月細胞間的粘附是細胞間相互作用起決定性作用的起始步驟。作為致病的微生物，首先對宿主細胞進行粘著，然后才能感染和致病。細胞表面的凝集素能專一地識別并結合另一細胞的糖鏈。凝集素的這種特性，在細胞與細胞，細胞與基質的粘附中起一定作用。第12頁,共128頁，星期六，2024年，5月1990年11月，三個小組同時發現了血管內皮細胞－白細胞黏附分子1（ELAM－1），后改稱E選擇素（E-selectin），又稱為動物凝集素，能識別白細胞表面的SLex(一種血型抗原)四聚糖。當組織受損或感染時，白細胞黏附于內皮細胞，沿血管壁滾動并穿過管壁進入受損組織，殺滅入侵病原物，但過多的白細胞聚集，則會引起炎癥及類風濕等自身免疫疾病。第13頁,共128頁，星期六，2024年，5月第14頁,共128頁，星期六，2024年，5月美籍華裔科學家王啟輝首先用酶法合成了SLex，并已由Cytel公司生產。Glycomed公司則從中藥甘草中，找到了SLex的類似物甘草素，可用于封閉血管內皮細胞表面的E選擇蛋白，從而達到抗炎的目的。

第15頁,共128頁，星期六，2024年，5月第16頁,共128頁，星期六，2024年，5月Slex及其模擬物的結構第17頁,共128頁，星期六，2024年，5月（3）構成某些抗原的決定子

聚糖與細胞和生物分子的一個很重要的特性就是表型和抗原性，據此細胞和分子能彼此區別，人類的ABO血型以及相關血型抗原性是由糖鏈決定的。A型和B型抗原決定簇的不同只是在于糖蛋白和糖脂中的糖鏈的非還原端的一個糖殘基：A型為N-乙酰氨基半乳糖(GalNAc)；B型為半乳糖(Gal)。A型血的個體，他們的血液中含有抗B型糖鏈結構的抗體；B型血的個體，其血液中則有抗A型糖鏈結構的抗體。一旦輸入不同血型的血液，就有可能引起免疫反應。O型血的個體的相應的糖鏈結構少了AB抗原非還原端的Gal或GalNAc。為此，這樣的糖鏈結構不會和抗A或抗B的抗體結合引起免疫反應。這樣的血型抗原物質不僅存在于一些紅細胞的表面，而且也存在于一些表皮細胞的表面。

第18頁,共128頁，星期六，2024年，5月第19頁,共128頁，星期六，2024年，5月三、糖蛋白的生物合成

糖蛋白是復合蛋白，因此，糖蛋白的生物合成自然包括蛋白質的合成和糖鏈合成兩個部分。糖蛋白中蛋白部分的合成和其他蛋白質的合成一樣是在細胞質中的核糖體上進行，只是在肽鏈生物合成的同時或合成后，糖鏈作為一種翻譯后加工的過程被接到肽鏈上的特定的糖基化位點。糖鏈的存在對肽鏈的折疊，糖蛋白的進一步的成熟、分揀、投送，以及最后的定位都有重要的影響。

第20頁,共128頁，星期六，2024年，5月1，N-糖鏈的合成

N-寡糖鏈前體的開始合成是在內質網進行，隨后又在高爾基體內加工，全部合成大致可分為四步進行。（1）合成以酯鍵相連的寡糖鏈前體；（2）將寡糖鏈前體轉移到正在增長著的肽鏈上；（3）除去寡糖鏈前體中的某些糖單位；（4）在剩余的寡糖核心上在加上另外的糖單位。第21頁,共128頁，星期六，2024年，5月1）寡糖鏈前體的合成

第22頁,共128頁，星期六，2024年，5月2）寡糖鏈前體的轉移

在寡糖鏈前體生物合成后，被完整地轉移到新生肽鏈的某些N-糖基化位點上（反應1），在合成過程中作為糖基載體的Dol-P-P被游離出來。Dol-P-P經磷酸酶水解釋放出無機磷酸，變成磷酸長萜醇被循環使用。第23頁,共128頁，星期六，2024年，5月3）寡糖鏈前體的后加工

轉移到新生肽鏈上的寡糖鏈前體的后加工開始于內質網，首先由兩個不同的

-葡萄糖苷酶分別切除由Man延伸的3個Glc（反應2-3）和1個Man（反應4），隨后尚未完成加工過程的糖蛋白被裹在由膜形成的囊泡中轉移到高爾基體進一步加工。

第24頁,共128頁，星期六，2024年，5月4）N-糖鏈的成熟

N-糖鏈的成熟過程是在高爾基體內進行的。在糖蛋白通過高爾基體膜囊的途中，甘露糖殘基已經過修剪，N-乙酰葡萄糖胺、半乳糖、巖藻糖以及唾液酸殘基都根據需要連接到糖蛋白分子上，從而完成它的加工（反應1-7）。第25頁,共128頁，星期六，2024年，5月3，O-糖鏈的生物合成

O-糖鏈的結構比N-糖鏈簡單，但是種類比N-糖鏈多，肽鏈中可以糖基化的主要是絲氨酸和蘇氨酸，此外還有酪氨酸、羥賴氨酸和羥脯氨酸，連接的位點是這些殘基側鏈上的羥基氧原子，后者可以和很多種單糖生成糖苷鍵，其中以通過GalNAc和絲氨酸或蘇氨酸殘基相連的O-糖鏈(以下簡稱為O-GalNAc糖鏈)研究得最多，這是因為這類O-糖鏈分布最廣。為此O-糖鏈的生物合成中也以O-GalNAc糖鏈的生物合成研究得最詳細。第26頁,共128頁，星期六，2024年，5月狗頜下唾液腺O-連接糖鏈的合成途徑

O-糖鏈生物合成過程最清楚的是黏蛋白的生物合成，黏蛋白是由頜下唾液腺分泌的一種O-連接糖蛋白，它的合成是在高爾基體中進行的。

第27頁,共128頁，星期六，2024年，5月四、蛋白糖基化和去糖基化的化學調控

在生物體內，大多數蛋白質都是以糖蛋白形式存在，它們包括酶、免疫球蛋白、載體蛋白、激素、毒素、凝集素和結構蛋白，涉及到細胞識別、信息傳遞、激素調節、受精、發育、神經系統和免疫系統恒態維持等各個方面的功能。許多疾病的發生和發展，如炎癥及自身免疫疾病、老化、癌細胞異常增殖及轉移、病原體感染等都與糖蛋白寡糖鏈的變化密切相關。因此，針對糖鏈的變化，利用小分子化合物抑制糖苷轉移酶和糖苷酶的催化活性，可以控制糖鏈的合成和水解，從而達到治療疾病的目的。第28頁,共128頁，星期六，2024年，5月糖蛋白的去糖基化酶

去糖基化的目的有三:(一)檢測碳水化合物在糖蛋白功能中的作用。(二)測定糖蛋白中蛋白質部分的分子量,尤其在重組DNA研究中,證明所產生的蛋白質是否為目的蛋白。(三)制備抗蛋白質抗體。去糖基酶有三類:外切型糖苷酶、內切型糖苷酶和糖胺酶(N-糖肽酶)。外切型糖苷酶能從糖鏈的非還原末端釋放寡糖。例如:唾液酸酶、β-半乳糖苷酶、β-N-乙酰氨基葡萄苷酶、α-L-果糖苷酶、α-N-乙酰氨基半乳糖苷酶、α-甘露糖苷酶、β-甘露糖苷酶等等。這些酶的應用有助于研究糖鏈的結構與功能的關系。例如:促紅細胞生成素的去糖基化,當末端的糖即唾液酸、半乳糖、G1cNAc被專一性的糖苷酶去掉時,在體外測其活性逐漸提高,進一步切去內部糖鏈則導致活性喪失。第29頁,共128頁，星期六，2024年，5月內切型糖苷酶有如下幾類：這些酶由于都是從糖鏈內部專一性切開某個鍵，因此在糖鏈結構分析以及結構與功能關系研究中非常有用，也是目前糖基化工程中的重要酶,，可應用于生物學的多個領域。例如：近年來內切型β-半乳糖苷酶結合單克隆抗體，免疫化學方法檢測紅細胞表面帶有血型Ii-抗原的乳糖胺聚糖以及由聚乳糖胺修飾末端的各種抗原包括ABH和SSEA-1(Lex)，建立了正常人紅細胞聚乳糖胺輪廓，并分析了遺傳性貧血病人的不正常糖基化輪廓。發現這類病人的紅細胞含增高的聚乳糖胺神經酰胺。和乳糖系列的糖脂,而其中有兩條糖蛋白帶很少被聚乳糖胺糖基化。這是一種糖基化缺陷病，現已對該病進行了廣泛的分子生物學研究。第30頁,共128頁，星期六，2024年，5月糖胺酶(Glycoamidase,N-糖苷酶)，這類酶目前主要有兩類:糖胺酶A(來自Almond)和糖胺酶F(來自flavobacteriummeningosepticum),都水解寡糖-G1cNAc-Asn-肽,釋放出完整的寡糖,并且對寡糖結構特異性較寬,甘露糖型、復合型、雜合型糖鏈均可釋放,包括所有含果糖基,含二分型Glc-NAc、β-木糖、Gal-GlcNAc重復單位以及含唾液酸基的N-乙酰乳糖氨型寡糖。但對肽分子專一性較強,只能釋放含3-40個氨基酸的糖肽分子的糖基,對肽中氨基酸序列有一定要求。目前使用較多的為糖胺酶A,是分析N-糖鏈的有用工具,結合核磁共振,甲基化分析和外切型糖苷酶消化常用來定性分析由二維圖譜分離的寡糖。第31頁,共128頁，星期六，2024年，5月1,α-葡萄糖苷酶抑制劑

α-葡萄糖苷酶在機體的許多代謝過程中起著關鍵的作用，并與許多因代謝紊亂失調而引發的疾病有密切關系，如糖尿病、癌癥、病毒感染等。對腸道α-葡萄糖苷酶具有抑制作用的一些化合物已成為治療糖尿病的一類新藥，如已經上市的治療糖尿病的拜糖平和米格列醇等。在寡糖鏈生物合成中，內質網內有兩種α-葡萄糖苷酶催化寡糖鏈前體最末端的3個葡萄糖基，以利于N-寡糖鏈的形成。因此，能夠阻斷寡糖鏈生物合成的α-葡萄糖苷酶抑制劑，也被用作抗病毒和抗腫瘤的藥物。第32頁,共128頁，星期六，2024年，5月目前人們發現的

-葡萄糖苷酶抑制劑可分為糖及其衍生物與非糖基化合物，其中糖及其衍生物按照已有文獻分類，又可分為單糖類、雙糖類、亞氨基糖類，碳糖與假糖氨類與硫糖類。其中研究比較多的

-葡萄糖苷酶抑制劑屬于亞氨基糖類（多羥基生物堿類）化合物，包括多羥基哌啶類、多羥基吡咯烷類、多羥基雙稠吡咯烷類、多羥基吲哚里西啶類、多羥基去甲莨菪烷類、氨基環醇類等。

第33頁,共128頁，星期六，2024年，5月作為抗腫瘤、抗病毒使用的

-葡萄糖苷酶抑制劑，需要進入細胞內質網，所以必須增加化合物的疏水性，例如已經上市的N-丁基-1-脫氧尻霉素（N-丁基-DNJ）和生物堿粟精胺的衍生物，即6-O-丁酰粟精胺酯（6-O-butyl-cast）等，可用做抗艾滋病、抗肝炎病毒藥物。

第34頁,共128頁，星期六，2024年，5月近幾年，人們也在一些糖類抑制劑基礎上，開發出了幾種較好的對內質網

-葡萄糖苷酶I和

-葡萄糖苷酶II具有較強抑制作用的糖類抑制劑。

第35頁,共128頁，星期六，2024年，5月人們根據天然產物的結構特點，也設計合成、篩選出幾種新型的結構獨特的

-葡萄糖苷酶抑制劑，如4-甲基磺酰胺基查爾酮衍生物、4-甲基磺酰胺基苯甲酮衍生物，四氯鄰苯二甲酰亞胺衍生物、二苯基脲衍生物、羥基肉桂酰苯乙胺、綠原酸衍生物等，其IC50值達到0.006-0.4

mol/L。第36頁,共128頁，星期六，2024年，5月2，α-甘露糖苷酶抑制劑

α-甘露糖苷酶I和II主要存在高爾基體中，α-甘露糖苷酶抑制劑不影響寡糖鏈前體中葡萄糖基的切除，但是可以終止N-糖鏈的進一步加工成復合型糖鏈，結果得到的糖鏈為高甘露糖型或雜合型的糖鏈結構。第37頁,共128頁，星期六，2024年，5月甘露糖的衍生物甘露糖-1-脫氧尻霉素（DMJ）對α-甘露糖苷酶I具有較強的抑制作用。苦馬豆堿（swainsonine,swain）是α-甘露糖苷酶II的特異性抑制劑，它能改變細胞表面的糖類抗原決定部位的表達，進而影響到腫瘤的轉移和入侵，以及在體外的生長，表現出抑制腫瘤轉移的能力。第38頁,共128頁，星期六，2024年，5月第39頁,共128頁，星期六，2024年，5月第40頁,共128頁，星期六，2024年，5月

3，糖苷轉移酶抑制劑

糖基轉移酶是糖基化過程的關鍵酶。由于許多疾病的發生和發展過程中，糖苷轉移酶的活性增高，導致糖鏈的天線數目增加，因此，糖苷轉移酶抑制劑可以作為治療某些疾病的特異性藥物。目前所發現的糖苷轉移酶抑制劑大多數是根據該酶催化反應的底物結構和催化機制設計合成的，如人們設計了多種UDP-Gal類似物作為

-半乳糖基轉移酶的抑制劑以及N-乙酰氨基葡萄糖轉移酶的抑制劑。

第41頁,共128頁，星期六，2024年，5月第42頁,共128頁，星期六，2024年，5月第43頁,共128頁，星期六，2024年，5月第44頁,共128頁，星期六，2024年，5月4，神經氨酸酶抑制劑

流感病毒表面有兩種糖蛋白：神經氨酸酶和血凝素。神經氨酸酶（NA)可催化裂解宿主細胞和病毒粒血凝素和NA上糖側鏈末端的唾液酸殘基，從而促進病毒粒子從感染的呼吸道粘膜向周圍組織擴散。此外NA還同樣具有病毒的致病性，通過改變表面糖蛋白血凝素的碳水化合物部分，增強病毒株的毒性，可引起流感癥狀和氣道炎癥的發生。神經氨酸酶（又稱為唾液酸酶，NA）抑制劑通過選擇性地抑制Ａ、Ｂ型流感病毒的神經氨酸酶，使病毒難以釋放，并促進已釋放的病毒相互凝聚，繼而死亡。第45頁,共128頁，星期六，2024年，5月流感病毒流感病毒大致分甲、乙、丙三種類型。其中，甲型攻擊力最強，而且極易變異，造成爆發或大流行。甲型流感病毒主要就是血凝素和神經氨酸酶的變異。病毒學家給編上了不同的編號，如H1、H2、N1、N2等。其中可以有一種或兩種以上發生變異，專家根據這些編號給流感病毒分類。第46頁,共128頁，星期六，2024年，5月第47頁,共128頁，星期六，2024年，5月第48頁,共128頁，星期六，2024年，5月第一個可抑制流感病毒NA的抑制劑是2-脫氧-2,3-脫氫-N-乙酰神經氨酸(DANA，Neu5Ac2en)，但由于活性及其特異性太低，無臨床使用價值。后來根據NA與底物唾液酸復合物的晶體結構合成了4-胍基DANA(Zanamivir，扎那他韋)，對流感病毒NA抑制效果提高500倍。1997年設計了一種新型神經氨酸酶抑制劑Oseltamivir(奧司他韋)，其與流感病毒NA比對人的同類酶的親和力大100萬倍，被認為是目前發現的特異性最高的藥物，該藥物于1999年在北美、歐洲和日本等地上市。此外還有多種神經氨酸酶抑制劑類藥物正處于前期開發中，如BANA-113、A-192558等。第49頁,共128頁，星期六，2024年，5月第50頁,共128頁，星期六，2024年，5月6，糖蛋白糖鏈擴展第51頁,共128頁，星期六，2024年，5月第52頁,共128頁，星期六，2024年，5月第二節蛋白質的磷酸化當代生物化學和分子生物學發展最迅速的領域之一是關于細胞代謝、生長、分化、增殖和癌變調控的分子機理研究。這個問題與生物信號分子如激素、神經遞質、細胞因子（包括生長因子）、癌蛋白以及某些藥物所攜帶的生物信息在細胞內傳遞密切相關。第53頁,共128頁，星期六，2024年，5月研究表明，生物信號在細胞內傳遞的基本方式是蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的蛋白質磷酸化和去磷酸化，即“可逆蛋白質磷酸化作用”。美國西雅圖華盛頓大學醫學院兩位生物化學家克雷布斯（E.G.Krebs）和費希爾（E.H.Fischer）由于他們在20世紀50年代發現了“可逆蛋白質磷酸化作用”而榮獲1992年諾貝爾醫學獎。40多年來，特別是近20年來“可逆蛋白質磷酸化作用”的研究有了極大的發展，現在擴展到整個分子生物學和細胞生物學領域。第54頁,共128頁，星期六，2024年，5月目前已經發現在真核細胞內就有400多種蛋白激酶和上千種磷酸化的蛋白以及種類繁多的蛋白磷酸酶。這些蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化多種功能蛋白，如酶、激酶、受體、離子泵、離子通道、收縮蛋白、運輸蛋白、調節蛋白、核內蛋白（組蛋白和非組蛋白，特別是轉錄因子和細胞周期蛋白）等，功能蛋白通過磷酸化和去磷酸化時兩種構象互變所導致的活性、性質的改變而調節細胞內各種生命過程。

第55頁,共128頁，星期六，2024年，5月一、蛋白激酶

蛋白激酶是一類磷酸轉移酶，其作用是將ATP的

磷酸基轉移到底物特定的氨基酸殘基上，使蛋白質磷酸化。蛋白激酶在信號轉導中主要作用有兩個方面：其一是通過磷酸化調節蛋白質的活性，磷酸化和去磷酸化是絕大多數信號通路組分可逆激活的共同機制，有些蛋白質在磷酸化后具有活性，有些則在去磷酸化后具有活性；其二是通過蛋白質的逐級磷酸化，使信號逐級放大，引起細胞反應。

第56頁,共128頁，星期六，2024年，5月蛋白激酶分類真核生物中發現的蛋白激酶很多，根據其底物蛋白被磷酸化的氨基酸殘基種類，可將它們分為5類①絲氨酸/蘇氨酸(Ser／Thr)蛋白激酶：蛋白質的羥基被磷酸化；②酪氨酸(Tyr)蛋白激酶：蛋白質的酚羥基作為磷受體；③組氨酸蛋白激酶：蛋白質的組氨酸、精氨酸或賴氨酸的堿性基團被磷酸化；④色氨酸蛋白激酶：以蛋白質的色氨酸殘基作為磷受體；⑤天冬氨酰基/谷氨酰基蛋白激酶：以蛋白質的酰基為磷受體。

第57頁,共128頁，星期六，2024年，5月此外，根據磷酸化的底物不同，還可將蛋白激酶分為組蛋白蛋白激酶、酪蛋白蛋白激酶等，但由于蛋白激酶可磷酸化底物的多樣化，這種分法很不確切，已經被根據底物磷酸化氨基酸的分類方法所取代，有些如酪蛋白蛋白激酶，只是由于習慣而一直被沿用下來。根據有無調節物將蛋白激酶分為信使依賴的蛋白激酶和非信使依賴的蛋白激酶，有些信使依賴的蛋白激酶的首字母縮略詞已為人們所接受，如cAMP依賴的蛋白激酶PKA、鈣和磷脂依賴的蛋白激酶PKC以及鈣依賴鈣調素不依賴的蛋白激酶CDPK等，它們彼此間存在結構和功能上的相關關系。

第58頁,共128頁，星期六，2024年，5月第59頁,共128頁，星期六，2024年，5月第60頁,共128頁，星期六，2024年，5月第61頁,共128頁，星期六，2024年，5月第62頁,共128頁，星期六，2024年，5月第63頁,共128頁，星期六，2024年，5月第64頁,共128頁，星期六，2024年，5月第65頁,共128頁，星期六，2024年，5月二、蛋白磷酸酶

從理論上講，蛋白磷酸酶在細胞內的生物信息傳遞中與蛋白激酶同樣重要。但實驗研究遠不如蛋白激酶清楚。已發現的蛋白磷酸酶分兩類：一類是特異催化蛋白質絲氨酸或蘇氨酸磷酯鍵水解的蛋白磷酸酶（PP）；另一類是特異催化蛋白質酪氨酸磷酯鍵水解的酪氨酸蛋白磷酸酶（TPP）。

第66頁,共128頁，星期六，2024年，5月蛋白磷酸酶分類

類型蛋白磷酸酶底物殘基PP-1Mg2+-ATP依賴性蛋白磷酸酶Ser，ThrPP-2A—Ser，ThrPP-2B鈣調神經磷酸酶Ser，ThrPP-2CMg2+依賴性蛋白磷酸酶Ser，ThrTPP酪氨酸蛋白磷酸酶Tyr第67頁,共128頁，星期六，2024年，5月第68頁,共128頁，星期六，2024年，5月蛋白酪氨酸磷酸酶

蛋白酪氨酸磷酸酶(Proteintyrosinephosphatase，PTP)是一種信號轉導途徑中的重要調節因子，與蛋白酪氨酸激酶(Proteintyrosinekinase，PTK)一起控制著細胞內酪氨酸磷酸化水平，調節許多細胞功能?隨著對PTP的深入研究，它們在人類內分泌疾病中的重要性被逐漸認識，特別是某些PTP對2型糖尿病(DM2)的發生?發展具有更重要的意義，因而可成為抗DM2藥物的作用靶點?

第69頁,共128頁，星期六，2024年，5月PTP的結構和功能

PTP是一個多樣化酶系，主要分為酪氨酸特異性?雙特異性和低分子質量磷酸酶3大類?酪氨酸特異性和低分子質量磷酸酶主要作用于含磷酸化酪氨酸的蛋白質，雙特異性磷酸酶作用于含磷酸化絲氨酸或含磷酸化蘇氨酸的蛋白質?其中酪氨酸特異性磷酸酶又分為以CD45?PTPα為代表的受體樣PTP和以PTP1B(PTPase1B)?SHP2(srchomology2containingPTPase)為代表的胞內PTP?

第70頁,共128頁，星期六，2024年，5月第71頁,共128頁，星期六，2024年，5月第72頁,共128頁，星期六，2024年，5月第73頁,共128頁，星期六，2024年，5月PTP與2型糖尿病的關系

胰島素受體是一種通過與配體結合而被激活的跨膜酪氨酸激酶，其本身和下游底物酪氨酸的磷酸化可激活一系列胞內信號級聯反應，而引發適當的生物反應，使體內糖代謝得以維持自身平衡?調節胰島素信號轉導的一個重要因素是PTP，后者既可作用于胰島素受體(Insulinreceptor，IR)，又可同時作用于胰島素受體的底物(IRS)?其中IRS1(InsulinReceptorSubstrate1)是胰島素受體酪氨酸激酶的底物蛋白，能與含SH2(srchomology2)的蛋白質結合。第74頁,共128頁，星期六，2024年，5月第75頁,共128頁，星期六，2024年，5月第76頁,共128頁，星期六，2024年，5月第三節蛋白質的乙酰化蛋白質乙酰化十分普遍，估計體內50％的蛋白質有末端氨基的乙酰化，它能延長蛋白質在細胞內存在的時間。近年來發現組蛋白的乙酰化在活化染色質，使它作為轉錄及復制的模板中起重要作用。組蛋白的乙酰化是由組蛋白乙酰基轉移酶催化的，目前已發現一些轉錄因子本身就是這一種酶。例如人細胞核中的TATA結合蛋白(TBP)的某些亞基可使H3和H4乙酰化。乙酰化的組蛋白可被組蛋白脫乙酰基酶催化去除乙酰基，因此核心組蛋白乙酰化狀態的調控在基因轉錄調控中也起著重要的作用。

第77頁,共128頁，星期六，2024年，5月五種主要類型的組蛋白

類型賴氨酸精氨酸氨基酸數相對分子質量(道爾頓)H129%1%21523,000H2A11%9%12914,000H2B16%6%12513,800H310%13%13515,300H411%14%10211,200第78頁,共128頁，星期六，2024年，5月組蛋白尾部的修飾

在5種組蛋白中,除H1的N末端富含疏水氨基酸,C末端富含堿性氨基酸之外,其余4種都是N末端富含堿性氨基酸(如精氨酸?賴氨酸),C末端富含疏水氨基酸(如纈氨酸?異亮氨酸)?在形成聚合體的過程中,組蛋白H2A?H2B?H3?H4的C端的疏水氨基酸相互結合,而N端的堿性氨基酸則向四面伸出,以便與DNA分子相互作用,伸出的堿性氨基酸就是“組蛋白的尾巴”?其中H4具有最長的尾部?H1與DNA分子結合,鎖住了核小體的進出口,使DNA分子的結構更加致密?第79頁,共128頁，星期六，2024年，5月組蛋白尾部形成的空間結構約占整個組蛋白多聚體的25%～30%,從而為蛋白質或DNA的相互作用提供了開放的表面?組蛋白的尾部可以與核小體或連接DNA相互作用,使核小體間發生蛋白-蛋白或蛋白-DNA相互作用,或與非核小體蛋白,甚至與自身相互作用?組蛋白的球形部和尾部都會發生翻譯后修飾,但由于其尾部暴露在核小體之外,容易受酶如乙酰化酶?甲基化酶和激酶等的作用而更容易發生,是主要的翻譯后修飾部位?在組蛋白尾部區域常發生的翻譯后修飾包括:乙酰化?磷酸化?甲基化?泛素化以及ADP核糖基化等?第80頁,共128頁，星期六，2024年，5月第81頁,共128頁，星期六，2024年，5月乙酰化修飾

乙酰化是最早被發現的與轉錄有關的組蛋白修飾方式?乙酰化由組蛋白乙酰基轉移酶HAT(histoneacetyltransferase)催化,去乙酰化由組蛋白去乙酰基酶HDAC(histonedeacetyltransferase)催化?乙酰化主要發生在組蛋白H3和H4的尾部比較保守的賴氨酸(Lys)殘基上,使其ε氨基發生乙酰化,主要的乙酰化位點包括H3的9?14?18和23位的賴氨酸,H4的5?8?12和16位的賴氨酸等?第82頁,共128頁，星期六，2024年，5月組蛋白乙酰化/去乙酰化作用參與了真核基因組整體表達水平的調控;組蛋白乙酰轉移酶?組蛋白去乙酰化酶等組蛋白修飾酶的一個非常重要的?甚至是最主要的功能是通過造成基因組水平迅速的乙酰化去乙酰化循環實現基因組整體水平的調控?基因組具備較低的基礎乙酰化水平有兩個明顯的好處:(1)方便地開啟或關閉基因轉錄;(2)實現包括基因組水平上復制和DNA損傷修復在內的整體調控?第83頁,共128頁，星期六，2024年，5月組蛋白乙酰化/去乙酰化與基因表達調控

人們很早就發現組蛋白乙酰化與基因活化有關,而去乙酰化與基因沉默有關?目前認為組蛋白乙酰化/去乙酰化主要通過以下幾種方式影響基因的表達?一是組蛋白乙酰化/去乙酰化改變核小體周圍環境,加強或削弱基因表達相關蛋白質與DNA的相互作用;二是組蛋白乙酰化/去乙酰化參與染色質構型改變,進而影響蛋白質與蛋白質,蛋白質與DNA的相互作用;三是組蛋白乙酰化/去乙酰化作為特殊信號,被其它蛋白質因子識別并影響它們的活動,從而實現對基因表達的調控?第84頁,共128頁，星期六，2024年，5月第85頁,共128頁，星期六，2024年，5月第86頁,共128頁，星期六，2024年，5月第87頁,共128頁，星期六，2024年，5月Modelofahistonedeacetylasecomplex

第88頁,共128頁，星期六，2024年，5月第89頁,共128頁，星期六，2024年，5月組蛋白去乙酰化酶與癌癥

HDAC缺陷也可導致與致癌相關的表型，當HDAC過量或HAT的數量減少時，組蛋白乙酰化的平衡將偏向去乙酰化，從而導致基因表達的調節異常。在白血病中，幾種轉錄因子由于異常招募(recruit)HDAC而抑制特定基因的表達。例如，來源于急性前髓細胞白血病(APL)患者的細胞系中有HDAC活性異常招募的現象。在APL患者中由于易位產生的融合癌基因產物通過招募HDAC而抑制轉錄。APL是急性骨髓白血病(AML)的一種普通形式。在骨髓的前髓細胞階段積累骨髓前體導致白細胞增多和出血。第90頁,共128頁，星期六，2024年，5月HDAC抑制劑分為六大類，其中丁酸和制滴菌素(TSA)有著廣泛的應用。丁酸是第一個被驗證的HDAC抑制劑，已被成功地應用于癌癥治療的實驗性研究，并有一定的療效，但它發揮作用所需濃度較大，另外半衰期較短，因此它的應用受到很大的限制。而另一類應用廣泛的抑制劑為氧肟酸類，如TSA和SAHA，它們的特異性較強，所需濃度較低，因此應用較廣。已有幾種抑制劑進行了Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗，包括丁酸?SAHA?MS275?CI994?2-丙基戊酸?proxamide和縮肽。用HDAC抑制劑對幾種類型的白血病和實體瘤進行治療，效果非常好，很少或沒有副作用.這說明與傳統的化療藥物相比，HDAC抑制劑具有較大的優勢和更加廣泛的應用前景。第91頁,共128頁，星期六，2024年，5月第92頁,共128頁，星期六，2024年，5月第93頁,共128頁，星期六，2024年，5月第四節蛋白質的前體加工

原核生物中肽鏈起始合成時，N端為甲酰甲硫氨酸，真核肽鏈合成時N端是甲硫氨酸，但是成熟的蛋白質中N端并無甲酰甲硫氨酸，大多數蛋自質的N端也不是甲硫氨酸。在生物合成過程中新生的肽鏈N端由去甲酞基酶去除甲酰甲硫氨酸殘基的甲酰基，氨肽酶去除N端甲硫氨酸或N端某些氨基酸殘基。一些分泌性蛋白質、激素及酶最初合成的是不具有生物活性的前體，如白蛋白原、胰島素原等。蛋白質前體要經過蛋白酶切割，去除一部分肽段后才具有活性。它可以分為兩種類型：①蛋白質前體在細胞內被加工成有生物活性的蛋白質，然后分泌到胞外；②蛋白質前體被分泌到胞外或消化道，被蛋白酶加工成有生物活性的蛋白質，如前膠原分子活化為膠原分子，胰蛋白酶原激活等。

第94頁,共128頁，星期六，2024年，5月蛋白質前體的加工

在哺乳動物細胞中有一大類內切蛋白酶如弗林蛋白酶(furin)，前激素轉換酶PC1、PC2和PC3等。它們能識別蛋白質前體中ArgArg、LysArg、LysLys等雙堿性氨基酸殘基序列。在該序列的C端切斷肽鏈，此外還可能伴有其他酶切除蛋白質前體兩末端的一些氨基酸殘基。蛋白質前體通過這種方式加工成有生物活性的蛋白質。內切蛋白酶的功能相同，但有不同的分工。弗林蛋白酶分布在各種類型的細胞中，負責組成型表達的蛋白質前體加工，例如白蛋白前體被它切割，去除N端肽段后成為白蛋白。前激素轉移酶PC則負責分泌受調控的激素前體切割，如胰島素原的加工。

第95頁,共128頁，星期六，2024年，5月第96頁,共128頁，星期六，2024年，5月第97頁,共128頁，星期六，2024年，5月第98頁,共128頁，星期六，2024年，5月第99頁,共128頁，星期六，2024年，5月StructuresofFurinandKexin第100頁,共128頁，星期六，2024年，5月Kex2protease

第101頁,共128頁，星期六，2024年，5月1，多蛋白的加工

哺乳動物體內的多肽激素及神經肽生物合成時常被合成在一個包含有一種或多種多肽激素的多個拷貝的大前體中。該大前體稱為多蛋白，例如前阿片促黑皮質素（POMC）前腦啡肽等。它們被內切蛋白酶加工成成熟的多肽激素。在不同的組織中相同的多蛋白可被加工成不同的多肽激素，呈現組織特異性，例如POMC在垂體前葉中被加工成ACTH相

-促脂解素(

-LPH)，在垂體中間葉中被加工成

-和

-促黑素（

-MSH，

-MSH）、中間葉促皮質樣肽、

-促脂解素和

-內啡肽。這些肽類激素的分子量比較小，如若單獨表達既不容易又不經濟。生物體通過多蛋白加工的方式表達低分子量激素和神經肽．可提高表達效率。

第102頁,共128頁，星期六，2024年，5月第103頁,共128頁，星期六，2024年，5月2，胰島素原的加工

胰島素是胰島P細胞分泌的一種激素。在生物合成過程中有N端信號肽的合成，跨膜轉運，信號肋的切除，二硫鍵的形成與重排，在內質網膠中正確折疊成胰島素原等過程。胰島素原只有一條肽鏈，在分泌小泡中被PC2和PC3切割，去除中間的肽段(C肽)產生A鏈與B鏈，兩者由2個二硫鍵相連。B鏈C端被羧肽酶加工，切除2個精氨酸殘基，形成成熟的胰島素。第104頁,共128頁，星期六，2024年，5月第105頁,共128頁，星期六，2024年，5月為何胰島素生物合成先是合成胰島素原，然后再加工成胰島素?實驗證明胰島素肽鏈的正確折疊依賴于C肽鏈中包含的信息，因此，成熟胰島素的形成必須經過胰島素原階段。其次胰島素分泌是受調控的，胰島素原的加工由PC2和PC3負責，可能是調控胰島素分泌的環節。

第106頁,共128頁，星期六，2024年，5月3，血管緊張素II的來源

腎臟是由無數個“腎單位”組成的，每個“腎單位”又由腎小球和腎小管組成，腎小球有入球小動脈和出球小動脈。在腎小球入球動脈的特殊細胞（醫學上稱球旁細胞）分泌腎素；腎素可使肝臟合成的血管緊張素原生成血管緊張素I；血管緊張素I在一個特殊酶的作用下轉變成血管緊張素II。第107頁,共128頁，星期六，2024年，5月血管緊張素II是體內一個活性很強的物質，其作用包括三方面：第一，使小動脈平滑肌收縮，外周血管阻力增加。第二，刺激腎上腺一個叫皮質球狀帶的部位分泌醛固酮，醛固酮是保鈉保水的物質，繼而引起血容量增加，以上兩方面的作用共稱為腎素-血管緊張素-醛固酮系統。第三，興奮交感神經系統，使去甲腎上腺素分泌增加，使血管收縮。以上三方面作用導致血壓升高。再通過復雜的變化，血管緊張素II變成血管緊張素III，并使生物活性作用減弱或消失。第108頁,共128頁，星期六，2024年，5月第109頁,共128頁，星期六，2024年，5月腎素是一種蛋白水解酶，可水解血中血管緊張素原(分子量為60000的

2球蛋白)，使Lue10—Val11l肽鍵斷裂，成為血管緊張素I(Angiotensinl)，這是一種沒有生理活性的十肽，再在血管緊張素轉化酶(AngiotensinConvertingEnzyne，ACE)作用下，脫去二肽，轉為八肽，即血管緊張素II(AngiotensinII)，是一種很強的血管收縮劑，使血壓升高。于是ACE就成為研究的靶酶。通過對該酶的抑制，使血管緊張素I不能轉成血管緊張素II，血壓便能保持正常，因而構成了一類抑制ACE的抗高血壓藥。

第110頁,共128頁，星期六，2024年，5月第111頁,共128頁，星期六，2024年，5月第112頁,共128頁，星期六，2024年，5月4，腫瘤壞死因子-α

腫瘤壞死因子-α（TNF-α）是近年來研究較深入，應用較廣泛的一種新型細胞因子。腫瘤壞死因子主要由活化的單核一巨噬細胞和T淋巴細胞產生。由前者產生的為腫瘤壞死因子α，后者產生的為腫瘤壞死因子β。二者的作用和結構大同小異。由于它能殺死惡性腫瘤細胞，科學家們對其產生和生物學作用進行了大量的研究。TNF-α的生物活性部分是蛋白質，含糖量極微或不含糖。TNF-α的分子量和含糖量隨動物種系不同而異。人的TNF-α是由3個分子量為17,000的單體構成，單體呈β片層結構，他們之間通過一個二硫鍵共價組成活性復合體。不同種屬動物來源的TNF-α，在蛋白質組成的一級結構上具有極高的同源性。第113頁,共128頁，星期六，2024年，5月TNF-α是具有多種生物學效應的一種細胞因子。TNF-α不僅對腫瘤細胞有細胞毒/細胞溶解、抑制增殖等作用，還影響許多類型細胞包括心肌細胞的生長、分化；作用于血管內皮細胞，導致血管損傷和血栓形成。另外，還能誘導心臟手術體外循環中的炎癥反應，并與心功能不全、肺水腫等臨床癥狀密切相關，在免疫-炎癥協調的信號網絡調節中起重要作用。

第114頁,共128頁，星期六，2024年，5月人TNF-α前體由233個氨基酸殘基組成，含76個氨基酸殘基的信號肽，切除信號肽后成熟型TNF-α為157氨基酸殘基，非糖基化，第69位和101位兩個半胱氨酸形成分子內二硫鍵。小鼠TNF-α前體為235氨基酸殘基，信號肽79氨基酸殘基，成熟的小鼠TNF-α分子量為17kda，由156個氨基酸殘基組成，第69位和100位兩個半胱氨酸形成分子內二硫鍵，有一個糖基化點，但糖基化不影響其生物學功能。最近有人報道通過基因工程技術表達了n端少2個氨基酸（val、arg）的155氨基酸人TNF-α，具有更好的生物學活性和抗腫瘤效應。第115頁,共128頁，星期六，2024年，5月腫瘤壞死因子α轉化酶(TACE)TACE為一含鋅的內肽金屬蛋白酶,其多肽序列與ＡＤＡＭｓ(嵌于細胞膜表面的蛇毒金屬蛋白酶家族)和ＭＭＰｓ(基質金屬蛋白酶家族)有些相似,尤其是ＴＡＣＥ的多肽折疊和含鋅的催化區環境與蛇毒金屬蛋白酶相似,故被歸類為哺乳類ＡＤＡＭｓ家族中的新成員,其生理催化功能以前未曾鑒定。第116頁,共128頁，星期六，2024年，5月ModelsforactionsofADAMproteases.第117頁,共128頁，星期六，2024年，5月第118頁,共128頁，星期六，2024年，5月5，前內皮素原的加工內皮素(ET)是自80年代以來發現的最強的縮血管生物活性肽,前內皮素原由203個氨基酸組成,被內肽酶水解為38個(人)或39個(豬)氨基酸組成的中間產物大ET(bigendothelin),后者再由內皮素轉換酶(ECE)加工形成由21個氨基酸組成的成熟ET,即體內有活性的ET。ECE是其生物合成過程中的關鍵酶,在調節體內ET生物學活性上起極重要的作用。肺循環血管平滑肌上含有大量高親和力的ET受體,而ECE分布與ET受體的分布具有平行關系,故ET及ECE對肺循環血液動力學有著不可忽視的影響。第119頁,共128頁，星期六，2024年，5月酸性內皮素轉換酶在豬的主動脈內皮細胞內存在有一種酸性ECE,其轉換活性的最適pH值為4.0。在牛主動脈內皮細胞中存在有兩種ECE,其最適pH值分別為3.0和7.0。pH值為3.0的ECE是一種酸性EC